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基于可见外壳的三维物体重建与识别方法

作　者: 王博实
导　师: 张志佳
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 相机标定 图像预处理 可见外壳 三维物体识别
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 39次
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内容摘要


在机械加工、虚拟现实、三维通讯以及医学诊断等领域，三维重建与识别技术都有着广泛的应用前景，同时三维重建与识别技术也是计算机视觉技术中的重要组成部分。本文提出了一种基于可见外壳的三维物体重建与识别方法，这种三维物体重建与识别方法能够实现面向机器的自动重建与识别，具有较好的应用价值。三维重建是通过相机成像模型建立坐标系之间关系来重建物体，所以相机标定是重建与识别系统的基础。本文提出了一种相机自标定方法，与传统标定方法的繁琐操作相对比，这种相机自标定方法通过平面镜成像原理确定物体之间的位置关系，在不同角度对物体进行拍摄实现相机自标定，所以该方法不依赖某一种参照系，只通过相机与周围物体的运动关系求得相机参数。通过阈值分割及区域生长算法处理边缘信息得到目标轮廓后，本文采用可见外壳三维物体方法重建物体模型。该方法可以通过种子体素生长的方式完成无法得到目标精确轮廓情况下的自适应可见外壳重建。世界坐标可使目标在平移、旋转和方向变化时具有恒定性和鲁棒性，所以只需要得知目标轮廓的世界坐标即可分类。重建物体三维模型后本文通过世界坐标相似性匹配的识别方法对重建目标进行识别分类。在完成相机自标定、轮廓提取、可见外壳三维物体重建、基于世界坐标相似度匹配的三维物体识别等关键算法研究的基础上，本文搭建了一个面向机器分类的识别系统，该系统能够实现简单三维物体的重建与识别。相关实验及系统运行表明本文方法能够实现面向机器的重建与识别工作，而且实现了较高的精度与鲁棒性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-20
  1.1 概述  10-11
  1.2 计算机视觉的研究概况  11-14
  1.3 三维物体重建与识别的应用  14-16
  1.4 三维物体重建与识别的发展及现状  16-18
  1.5 论文主要内容  18-20
第二章 相机标定  20-37
  2.1 引言  20
  2.2 标定分类  20-23
  2.3 传统的摄像机标定方法  23-29
    2.3.1 摄像机成像模型  23-27
    2.3.2 摄像机线性模型标定  27-28
    2.3.3 摄像机非线性模型标定  28-29
  2.4 基于平面镜成像的相机自标定方法  29-33
    2.4.1 极线几何  30-31
    2.4.2 计算极点方位与相机焦距获取  31-33
    2.4.3 相机外参数矩阵获取  33
  2.5 系统硬件的选择  33-35
  2.6 本章小结  35-37
第三章 可见外壳三维重建  37-50
  3.1 引言  37
  3.2 图像预处理  37-41
  3.3 可见外壳重建方法  41-44
    3.3.1 可见外壳算法理论基础  43
    3.3.2 可见外壳重建算法实现  43-44
  3.4 三维物体重建实验  44-49
    3.4.1 三维物体重建实验过程  44-46
    3.4.2 三维物体重建实验示例  46-49
  3.5 本章小结  49-50
第四章 三维物体识别  50-62
  4.1 引言  50
  4.2 三维物体识别模型  50-53
    4.2.1 基于内容的三维物体识别  50-52
    4.2.2 三维物体世界坐标相似性匹配  52-53
  4.3 面向机器的三维物体重建与识别系统  53-60
  4.4 本章小结  60-62
第五章 结论  62-63
参考文献  63-65
附录 MATLAB 命令程序  65-72
在学研究成果  72-73
致谢  73

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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